Trattamenti di preparazione e protezione superficiale

PRODOTTI SIDERURGICI

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VIII-TRATTAMENTI SUPERFICIALI 1-Trattamenti di preparazione e protezione superficiale:

I trattamenti superficiali dei metalli sono una serie di

operazioni volte a mantenere nel tempo le caratteristiche del

metallo stesso, in modo da scongiurare o ritardare nel tempo

gli effetti della corrosione legati all’esposizione ad un

ambiente più o meno aggressivo.

L’acciaio non protetto ed esposto agli agenti atmosferici è

soggetto alla corrosione. Il costo della corrosione è stimato in

circa il 4% del prodotto interno lordo di un paese industriale. Per evitare danneggiamenti da corrosione,

le strutture di acciaio devono essere protette per resistere alle sollecitazioni corrosive per tutto il tempo

di vita richiesto alla struttura.

La protezione superficiale è costituita generalmente da due trattamenti effettuati in modo sequenziale:

un trattamento di preparazione, che ha lo scopo di preparare il metallo ad essere protetto eliminando gli

elementi di sporcizia o di precedenti processi corrosivi ed il trattamento di protezione vero e proprio.

Al fine di una efficace scelta dei trattamenti di protezione superficiale cui sottoporre il metallo è

importante che siano scelte soluzioni adeguate al progetto in questione, tra le quali le condizioni iniziali

in cui il metallo si trova prima dell’applicazione della protezione e le caratteristiche dell’ambiente.

Di seguito un promemoria per il progettista:

Stabilire la “vita nominale” (NTC “Norme Tecniche per le Costruzioni”) richiesta alla struttura,

dunque identificare la durabilità dei sistemi di protezione alla corrosione (UNI EN ISO 12944-

1:2001 vernici) (UNI EN ISO 14713:2010 zincatura)

Individuare e classificare la corrosività dell’ambiente nella zona in cui la struttura sarà ubicata (UNI

EN ISO 12944-2:2001 vernici) (UNI EN ISO 14713:2010 zincatura)

Identificare eventuali condizioni di corrosione particolari

Progettare la struttura in modo da garantire adeguata accessibilità per i lavori di protezione dalla

corrosione (UNI EN ISO 12944-3:2001 in caso di protezione mediante verniciatura) (UNI EN ISO

14713:2010 in caso di zincatura)

Identificare il trattamento che offre la durabilità richiesta per l’ambiente in questione (UNI EN ISO

14713:2010 zincatura) (UNI EN ISO 12944-5:2008, UNI EN 13438:2006 per le vernici), in base

alle prove di laboratorio previste dalla ISO 12944-6:2001

Stabilire un programma di manutenzione esteso a tutta la durata in servizio della struttura (UNI EN

ISO 12944-8:2002 per le vernici) (UNI EN ISO 14713:2010 zincatura)

Assicurarsi che siano ridotti al minimo i danni all’ambiente e tutti i rischi per la salute e la sicurezza

di operatori e utilizzatori (UNI EN ISO 12944-1:2001 e UNI EN ISO 12944-8:2002)



Vita della struttura (NTC / circolare febbraio 2008)

Vita nominale a seconda del tipo di costruzione

Valutazione della corrosività dell’ambiente

Dopo la definizione della “vita nominale” del ns. manufatto, la check list per il progettista prevede

l’individuazione e la classificazione della corrosività dell’ambiente nella zona in cui la struttura sarà

ubicata (secondo la norma UNI EN ISO 9223-2012) e la conseguente identificazione della durabilità

dei sistemi di protezione alla corrosione a secondo del tipo di protezione scelta, per la zincatura a caldo

la normativa di riferimento è la UNI EN ISO 14713:2010. Per la protezione mediante verniciatura la

normativa di riferimento è la UNI EN ISO 12944-1:2001. La durabilità è il tempo previsto di durata

dell’efficacia di una protezione anticorrosiva fino al primo importante intervento di manutenzione. La

corrosione atmosferica avviene nello strato di umidità presente sulla superficie del metallo, spesso non

visibile a occhio nudo. La velocità di corrosione viene inoltre condizionata da diversi fattori quali

l’umidità relativa, la condensa e l’aumento del tasso d’inquinamento in atmosfera.



Scelta della classe di corrosività in funzione delle caratteristiche dell’ambiente di esposizione in condizioni tipiche delle zone temperate (tabella ricavata dalla ISO 9223 - Corrosione dei metalli e loro leghe - e dalla UNI EN ISO 14713 – Rivestimenti di Zinco, Linee guida e raccomandazioni)

Classificazione dell’ambiente e

velocità di corrosione

rcorr[=]µm/anno

(perdita spessore zinco)

Ambienti interni Ambienti esterni

C1

rcorrO0,1

non aggressivo

Bassa umidità relativa in ambiente

riscaldato, assenza di inquinamento

Zone asciutte o fredde con precipitazioni

molto rare con condensa molto limitata o

assente

C2

0,1<rcorrO0,7

poco aggressivo

Temperature ed umidità relative variabili

in ambiente non riscaldato, valori bassi di

inquinamento e condensa

Zone temperate con inquinamento

contenuto; zone asciutte o fredde con

condensa limitata; campagna, paesi o

piccole città d’entroterra

C3

0,7<rcorrO2

mediamente aggressivo

Moderata presenza di condense e di

inquinamento da processi produttivi

leggeri

Zona temperata con medi valori di

inquinamento (SO2 fino a 30 µg/m3

oppure media presenza di cloruri); aree

urbane, aree costiere con bassa

deposizione di cloruri

C4

2<rcorrO4

aggressivo

Condense frequenti ed alto livello di

inquinamento da processi industriali e

piscine sportive

Zona temperata con alto livello di

inquinamento (SO2 fino a 90 µg/m3 – alto

livello di cloruri); aree urbane molto

inquinate, distretti industriali, aree

limitrofe alla costa con alta deposizione di

cloruri

C5

4<rcorrO8

molto aggressivo

Caverne Inquinamento molto grave (SO2 fino a

250 µg/m3); aree con industrializzazione

pesante, costruzioni sulla linea di costa I miglioramenti introdotti dalle normative per il controllo dell’inquinamento hanno reso più duratura anche la zincatura a caldo.

Classi di corrosività ed esempi qualitativi di ambienti tipici

Classe di

corrosività

Perdita massa (g/mm2)/spessore (um) Esempi di ambienti tipici in un clima temperato

Acciaio a basso C Zinco All’esterno All’interno

massa spess. massa spess.

C1 molto

bassa < 10 < 1,3 < 0,7 < 0,1 -

Edifici riscaldati con atmosfera

pulita

C2 bassa 10-200 1,3 -25 0,7-5 0,1-0,7 Ambienti con basso livello di

inquinamento

Edifici non riscaldati dove può

verificarsi condensa

C3 media 200-400 25 -50 5-15 0,7-2,1 Ambienti con modesto

inquinamento

Locali di produzione con alta umidità

ed inquinamento

C4 alta 400-650 50 -80 15-30 2,1-4,2 Aree industriali e zone costiere Impianti chimici, piscine, cantieri

costieri

C5-I molto

alta 650-1500 80 -200 30-60 4,2-8,4

Aree industriali con umidità e

atmosfera aggressiva

Condensa quasi permanente e

inquinamento

C5-M marina

650-1500 80 -200 30-60 4,2-8,4 Zone costiere e offshore con alta

salinità Condensa permanente e alto

inquinamento

EN ISO 12944 parte 1÷8: 2002, Pitture e vernici. Protezione della corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura.



Valutazione delle eventuali condizioni di corrosione particolari

Per la scelta del trattamento di protezione anticorrosiva e di finitura estetica è molto importante

verificare le condizioni climatiche tipiche del territorio dove è prevista l’installazione.

Le condizioni climatiche

Generalmente dal tipo di clima si possono trarre conclusioni solo generiche per quanto riguarda il

comportamento alla corrosione:

La velocità di corrosione sarà minore in un clima freddo e/o secco che in un clima

temperato; sarà maggiore in un clima caldo umido e in un clima marino, anche se vi

possono essere considerevoli differenze da una località all’altra.

Il principale fattore di corrosione è la durata di esposizione, della struttura, ad un tasso

di umidità elevato (durata di umidità.)

Condizioni particolari

Esistono condizioni/sollecitazioni particolari che provocano un significativo aumento della corrosione,

e che richiedono cicli protettivi di maggiore efficacia.

I principali esempi sono: sollecitazioni chimiche, sollecitazioni meccaniche nell’atmosfera,

sollecitazioni dovute alla condensa, sollecitazioni dovute a temperature medie o alte, corrosione

aumentata a seguito di una combinazione di sollecitazioni, correnti indotte.

Progettare in modo adeguato

Obiettivo del progetto di una struttura è assicurare che sia idonea alla sua funzione, presenti stabilità,

robustezza e durabilità adeguate.

Nella sua globalità il progetto deve facilitare la realizzazione delle varie componenti, la preparazione

della superficie, la protezione anticorrosiva, il suo assemblaggio, controlli e manutenzione.

Se si decide di proteggere una struttura con la zincatura a caldo, è buona prassi progettare le strutture di

acciaio in conformità ai requisiti delle UNI EN ISO 1461 e UNI EN ISO 14713.

Qualora si opti per una protezione o una finitura attraverso verniciatura, vanno presi in considerazione,

oltre a quelli previsti per la zincatura a caldo, i requisiti dettati dalle UNI EN ISO 12944-3.

È pertanto fortemente raccomandato che il progettista consulti un esperto di protezione dalla corrosione

all’inizio del processo di progettazione, per valutare i seguenti aspetti:

La scelta dei materiali, le dimensioni, peso e geometria dei manufatti (che potrebbero condizionare l’

accessibilità del trattamento), l'inserimento nel progetto di fori di sfiato e drenaggio (ove impedire

ritenzioni di sedimenti e d’acqua), l'attenzione del trattamento degli interstizi, l'attenzione a particolari

componenti del manufatto (quali le parti scatolate, i componenti incassati, gli intagli, gli elementi di

irrigidimento le giunzioni bullonate e le imperfezioni nelle superficie della saldatura).



Progettare strutture resistenti alla corrosione in modo da garantire adeguata accessibilità per i lavori

di protezione dalla corrosione (UNI EN ISO 14713:2010 in caso di zincatura).

Nella sua globalità il progetto deve facilitare la realizzazione delle varie componenti, la preparazione

della superficie, la protezione anticorrosiva, il suo assemblaggio, controlli e manutenzione.

La forma di una struttura può fortemente influire sulla sua predisposizione alla corrosione.

Di conseguenza, le strutture dovrebbero essere progettate in modo da non favorire “trappole di

corrosione”, dalle quali la corrosione possa diffondersi.

L’ideale sarebbe scegliere fin dall’inizio il sistema di protezione più idoneo e di conseguenza prevedere

una progettazione dedicata.

Se si decide di proteggere una struttura con la zincatura a caldo, è buona prassi progettare le strutture di

acciaio in conformità ai requisiti della UNI EN ISO 1461:2009 e UNI EN ISO 14713:2010.

Nella maggior parte dei casi, l’ottenimento di un rivestimento di qualità, continuo ed uniforme su tutta

la superficie, è subordinato alla realizzazione ed al dimensionamento dei fori di sfiato e drenaggio con

la duplice funzione di sfiato per l’aria e drenaggio delle soluzioni di processo e dello zinco in eccesso.

La precisa collocazione di questi fori è dipendente dalla tecnica di immersione e richiede una certa

conoscenza di base.

Scelta del trattamento che offra la durabilità richiesta.

I sistemi di protezione attualmente più utilizzati sono:

Verniciatura (a liquido o a polvere)

Zincatura a caldo

Sistemi misti (zincatura a caldo + verniciatura)

Esistono anche sistemi di elettrodeposizione e metallizzazione ma presentano limitazioni in peso e

dimensioni dei pezzi trattabili.

La scelta del sistema di protezione da utilizzare verrà effettuata fra i sistemi che offrono la durabilità

richiesta per l’ambiente in cui andremo a collocare il manufatto (UNI EN ISO 14713 zincatura) (UNI

EN ISO 12944-5, EN13438 per le vernici), ciclo che verrà infine testato in base alle prove di

laboratorio previste dalla ISO 12944-6.

La durabilità è espressa secondo 3 classi (UNI EN ISO 12944-1):

bassa (L) da 2 a 5 anni

media (M) da 5 a 10 anni

alta (H) oltre i 15 anni

La durabilità viene indicata a fianco della categoria di corrosività dell’ambiente di installazione per

consentire la definizione del ciclo di protezione in grado di operare in quell’ambiente e di garantire

appunto la durabilità richiesta (es. C4-H, C3-L, ...).



Per quanto riguarda la zincatura a caldo la UNI EN ISO 14713 attribuisce al ciclo protettivo una

durabilità molto lunga, in media oltre i 20 anni.

Per la verniciatura si fa riferimento alla UNI EN ISO 12944.

In particolare la durata di un sistema di verniciatura protettiva dipende da diversi fattori, come: il tipo

di verniciatura, la progettazione della struttura, la condizione del supporto prima della preparazione,

l’efficacia della preparazione della superficie, la qualità dell’applicazione, le condizioni ambientali

durante l’applicazione, le condizioni di esposizione dopo l’applicazione.

Per identificare il trattamento che offre la durabilità richiesta è necessario individuare i cicli idonei e

sceglierne il più adatto.

La norma UNI EN ISO 12944-5 fornisce esempi di sistemi di verniciatura adatti per diversi ambienti,

mentre la norma UNI EN 13438 stabilisce i requisiti specifici dei rivestimenti con polveri di prodotti

zincati a caldo utilizzati nelle costruzioni.

Il progettista per poter scegliere il ciclo idoneo, deve avere accesso alla documentazione tecnica dei

cicli prescelti e/o ottenere dall’applicatore una dichiarazione, che confermi l’idoneità o la durabilità del

sistema di verniciatura in una determinata classe di corrosività.

L’idoneità e/o la durabilità del sistema di verniciatura devono essere dimostrate mediante le prove di

invecchiamento artificiale previste dalla UNI EN ISO 12944-6 e/o dalla UNI EN 13438; soprattutto per

sistemi di verniciatura nuovi che devono risultare conformi almeno ai requisiti normativi minimi.

Per assicurare le prestazioni ottimali del sistema di verniciatura, la maggior parte degli strati del

sistema o, se possibile, il sistema completo, dovrebbero essere applicati in officina (UNI EN ISO

12944-5) in modo da garantire: miglior controllo dell’applicazione, controllo della temperatura,

controllo dell’umidità relativa, facilità di riparazione del danno, rendimento maggiore, miglior

controllo dei rifiuti e dell’inquinamento.



Elenco non esaustivo di trattamenti di preparazione alla protezione superficiale

Tipo di pulitura Agente Tipo di impurità

Pulitura con acqua e

solventi

La pulitura con acqua: getto d’acqua dolce indirizzato

sulla superficie da pulire

Acqua, addittivata con detergenti, soprattutto quando le

impurità da eliminare sono costituite da olio e grasso.

Olio e grasso

Pulitura al vapore,

pulitura mediante

prodotti alcalini e con

solventi organici.

Sono varianti della pulitura con acqua. Nei casi

particolari in cui la superficie metallica da pulire fosse

stata precedentemente verniciata o dovesse essere

preparata per un successivo trattamento di zincatura, si

utilizzano rispettivamente una pulitura con solventi

specifici, ed il cosiddetto decapaggio acido, consistente

nell’immersione del metallo in un bagno contenente

acido inibito.

Olio e grasso

Vernice

Pulitura alla fiamma

Consiste nel passare sulla superficie da pulire una

fiamma ossiacetilenica, le impurità sono rimosse grazie

all’azione, sia termica che meccanica, della fiamma.

Ruggine e residui di laminazione

Pulitura meccanica

manuale, semiautomatico

Si usano spazzole, spatole, raschiatoi e tamponi abrasivi.

Nella pulitura con utensili a funzionamento

semiautomatico si usano spazzole rotanti, mole abrasive,

martelli a percussione e pistole ad aghi.

Olio, grassi, impurità, scorie di laminazione poco aderenti, ruggine e sostanze oleose;

Pulitura meccanica:

sabbiatura

La sabbiatura è un procedimento di preparazione

superficiale consistente nell’investire una superficie

metallica con elementi solidi di piccole dimensioni

(abrasivi), naturali o sintetici, immersi in un fluido,

aeriforme o liquido, che viene lanciato ad alta velocità

sulla superficie da trattare

I procedimenti di sabbiatura sono molteplici e sono

descritti nella UNI EN ISO 8504-2

Sporcizia: olio, grassi, impurità, scorie di

laminazione poco aderenti, ruggine e sostanze

oleose. La scelta del procedimento è

solitamente effettuata in funzione del grado di

preparazione che deve essere ottenuto, in

relazione al trattamento di protezione

superficiale che sarà successivamente

applicato.

Stabilire un programma di manutenzione esteso a tutta la durata in servizio della struttura (UNI EN

ISO 12944-8 per le vernici) (UNI EN ISO 14713 zincatura)

La durata in servizio di una struttura protetta è generalmente superiore alla durata del sistema protettivo

adottato. In quest’ottica è necessaria la stesura di un programma di manutenzione, in accordo con

l’attuale normativa tecnica, che permetta la fruibilità della struttura per tutto il periodo di riferimento

(vita nominale).

Il programma deve prevedere una manutenzione ordinaria, da tenersi con cadenza regolare, e una

manutenzione straordinaria, da effettuarsi quando si manifestino le condizioni previste dalle norme.

Manutenzione ordinaria

Per prolungare la durata del rivestimento protettivo per tutta la vita nominale della struttura, è

necessario eseguire un’ordinaria manutenzione prima che si manifesti qualsiasi traccia di ruggine e

preferibilmente appena vengano riscontrati alterazioni del rivestimento protettivo (sfarinamenti,

screpolature, vescicamento, danneggiamenti, ecc...)



E’ fondamentale che i committenti, la direzione lavori, i costruttori, i realizzatori del rivestimento

protettivo e i controllori dei rivestimenti, siano a conoscenza di informazioni concise e precise circa il

sistema protettivo utilizzato per proteggere la struttura.

Queste informazioni devono essere complete, senza ambiguità e facilmente comprensibili per

permettere a tutti i coinvolti di interpretare correttamente le indicazioni al fine di consentire le

verifiche e le successive operazioni manutentive.

Colui che realizza il rivestimento protettivo dovrebbe fornire tutte le indicazioni per permettere la

stesura del piano di manutenzione ordinaria.

Manutenzione straordinaria

La manutenzione straordinaria è da effettuarsi quando si manifestino le condizioni previste dalle norme

UNI EN ISO 4628-3 e precisamente quando viene raggiunto il grado di arrugginimento Ri3 (1% della

superficie della struttura) o nell’eventualità di particolari danneggiamenti al rivestimento protettivo.

Lo stato di un rivestimento di protezione può essere verificato secondo la UNI EN ISO 4628 (parti da 1

a 6).

Anche in questo caso colui che realizza il rivestimento protettivo dovrebbe fornire tutte le indicazioni

per permettere la stesura di un piano di manutenzione straordinaria o quantomeno le indicazioni per il

ripristino di danneggiamenti.

Ambiente e Sicurezza

E’ inoltre fondamentale assicurarsi che siano ridotti al minimo i danni all’ambiente e tutti i rischi per la

salute e la sicurezza di operatori e utilizzatori.

Quest’ultima indicazione è in linea con il Nuovo Regolamento Europeo, dove il concetto di

sostenibilità implica l’attento utilizzo di risorse non rinnovabili e di conseguenza il loro riciclo e

riutilizzo, nell’ottica del mantenimento delle risorse del pianeta. Indicazione particolarmente sentita e

seguita da parte degli operatori del settore della zincatura, molto attivi da anni nella ricerca della

sostenibilità dei prodotti.

Elenco normative di settore

UNI EN ISO 14713-1:2010

Rivestimenti di zinco - Linee guida e raccomandazioni per la protezione contro la corrosione di

strutture di acciaio e di materiali ferrosi - Parte 1: Principi generali di progettazione e di resistenza

alla corrosione

UNI EN ISO 14713-2:2010


strutture di acciaio e di materiali ferrosi - Parte 2: Rivestimenti di zincatura per immersione a caldo

EC 1-2010 UNI EN ISO 14713-3:2010


strutture di acciaio e di materiali ferrosi - Parte 3: Sherardizzazione



Principali normative di protezione alla corrosione mediante verniciatura:

UNI EN ISO 12944-1:2001

Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura -

Introduzione generale

UNI EN ISO 12944-2:2001


Classificazione degli ambienti

UNI EN ISO 12944-3:2001


Considerazioni sulla progettazione

UNI EN ISO 12944-4:2001

Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura - Tipi di

superficie e loro preparazione

UNI EN ISO 12944-5:2008

Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura - Parte 5:

Sistemi di verniciatura protettiva

UNI EN ISO 12944-6:2001

Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura - Prove di

laboratorio per le prestazioni

UNI EN ISO 12944-7:2001


Esecuzione e sorveglianza dei lavori di verniciatura

UNI EN ISO 12944-8:2002

Pitture e vernici - Protezione dalla corrosione di strutture di acciaio mediante verniciatura - Stesura di

specifiche per lavori nuovi e di manutenzione

UNI EN 13438:2006

Pitture e vernici - Rivestimenti con polveri organiche di prodotti di acciaio galvanizzati o sherardizzati

(cementazione allo zinco) utilizzati nelle costruzioni

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